[기고] 일본 - 반도체 첨단 소재 한국 수출 규제 이후 1년

1. 발단

반도체는 사업의 쌀이라고 말하는 고부가치 첨단 핵심 기술 산업이다. 일본 강제 징용 배상 판결에 대한 보복 차원에서 일본 의존도가 높은 반도체 핵심 소재 3가지에 대해 1년 전 2019년 7월에 반도체 첨단 소재에 대해 수출 규제를 했다.

이 첨단 반도체 소재의 3가지는

1) 불화수소(HF): 반도체 제조공정 중 불필요한 부분을 깎아낼 때 사용, 반도체 제조공정 중 애칭 공정과 불순물 제거 공정에 사용되는 기체 및 액체 고순도 소재이다.

2) 포토 레지스트(PR) : 반도체 공정에서 빛을 인식하는 감광재, 빛으로 반도체 패턴을 그려내는 반도체 공정에서 필림 역할을 하는 소재인데 그중에서 극자외선 포토 레지스트 (EUV Photo Resist)가 핵심 첨단 소재이다.

3) 플루오린 폴리이미드(FPI): OLED 제조에 사용, 스마트폰 디스플레이, 반도체 패키징 등에 활용하는 유연하고 열에 강한 플스라스틱 소재가 해당 된다.

2. 반도체 첨단 소.부.장(소재,부품,장비)이 해외 의존도가 높은 이유?

우리나라가 반도체 산업을 본격적으로 80년부터 시작하면서 반도체 칩 제조에만 집중했다. 반도체 소재나 부품, 장비는 단기적으로 개발하기도 어려울 뿐만 아니라 초기 반도체 산업을 시작하면서 해외 질 좋고, 개발 비용이 없이 손쉽게 우수한 소.부.장을 해외 업체에서 가져다 사용하면 되기 때문에 국산화에 필요성을 느끼지 못했다. 반도체 칩 제조의 기술개발에 전념하여 소재나 장비의 국산화에는 우선 순위에서 밀렸다 생각된다. 지금까지 공급에 있어서 문제가 한 번도 된 적이 없었다.

우리나라가 반도체 산업이 세계적으로 리딩하는 수준이 되면서 소부장에 대한 관심이 많아지고, 국산화의 필요성을 느끼면서도 기술개발의 어려움, 정부와 업계의 지원 부족, 높은 개발 비용 과 고급인력 수급, 과도한 환경 규제 등 국산화 현장의 제약 조건이 높았다. 반면 일본을 비롯한 해외 소재 업체들은 소재에 대한 축척된 데이터, 경험, 기술이 많아서 첨단 소부장에 대한 개발이 가속화되었다. 우리나라도 일부 중소기업에서 반도체 소부장에 대한 국산화에 계속했으나 미약한 수준이다.

3. 수출 규제 1년 후 대응 및 성과

반도체 소재는 일본 규제의 위기를 기회로 삼아 자립화 및 가속화하는 계기가 되었으며 반도체 산업의 재도약을 하는 보약이 됐다고 생각한다. 이번 반도체 첨단 수출 규제한 품목들은 극자외선 포토레지스트 92%, 불화수소 44% (고순도는 100%), 폴리이미드 94%의 일본 의존도를 가지고 있었다. 일본 독점이라고 생각하면 될 것이다.

1년이 지난 현재 이 소재에 대해 개발에 가속화 하여 국산화 및 다변화를 통한 탈 일본화가 진행되고 있다. 우선 일본이 수출을 규제한 첨단 반도체 소재 3가지의 상황은 반도체 초미세용 기판 제작에 사용하는 극자외선 포토 레지스트 (EUV Photo Resist) 는 아직 개발 단계에 있고 완성품은 2년 정도 시간이 걸릴 것으로 예견된다. 이 소재는 시스템 반도체의 핵심기술로 꼭 필요한 소재이다. 반면 KrF 나 ArF Photo Resist는 동진 쎄미켐이 대량 양산 단계에 왔고 미국 듀퐁 사와 벨기에, 독일 등 해외 업체와 다변화에 성공했다. 초고순도 불화수소(HF) 가스 와 불산액은 솔브레인 과 SK 머트리얼즈, 램테크놀로지등 대량 생산 가능하게 되었고, 휘어지는 디스플레이 소재 풀루오린 폴리이미드는 코오롱인더스트리가 구미에서 개발 속도가 가속화하여 국산화를 통한 자립화가 되고 있다. 이밖에 해외 의존도가 높은 첨단 반도체 소재들도 국산화와 제품 다변화 및 수입 다변화에 가속도가 붙은 계기가 되었다.

아직도 일본 의존도가 높은 첨단 소재 및 장비가 많다.

일본은 1년이 지난 현재에도 규제에는 변동이 없고 앞으로도 해결의 기미가 없다. 그러나 우리가 현재 반도체 생산에 지장을 주지 않은 상황으로 잘 이겨냈다고는 하지만 여전히 리스크는 아직 존재하는 단계이다. 반도체 첨단 소재 수출 규제임에도 불구하고 이겨낼 수 있었던 것은 정부 대응도 큰 몫을 했다. 정부가 소부장(소재, 부품, 장비)에 적극적 지원에 나섰다. “소재 부품 수급 대응 지원 센터”를 운영하여 발 빠르게 대응 했다

기업과 정부가 원팀으로 지원한다면 극복할 수 있다는 교훈을 얻고 자신감도 갖게 되었다. 코로나19로 물류 이동에 심각한 상황과 맞물렸 있는 복잡한 상황이였지만 대응을 잘했다. “아껴 쓰고 바꿔 쓰고 만들어 쓰자” 는 정신으로 적극 대응해 왔다고 생각한다.

그 결과 일본 회사들은 규격히 수출이 줄어들고(모리타(MORITA)화학, JSR, 스텔라케미파 등은 급격히 시장을 잃어가고 있고, 한국 소재 기업인 동진쎄미켐, 솔브레인, RAM Technology(램테크놀로지), ENF등 관련 기업은 급성장하는 계기가 되었다.

글로벌 공급망을 다변화하고 적극적 국산화 와 LOCALIZATION화로 외국 기업들이 국내에서 생산 체제를 갖추도록 해서 리스크를 줄여갔다. 소부장에 댜한 우리 업체들이 자신감을 갖는 계기가 되고 개발 의지가 강해지고 국산화의 중요성이 대두되는 계기가 되었다.

4. 향후 전망 과 제안

반도체 제조 시설이 국내에 있어야 한다. 그렇게 되기 위해서는 환경, 안전, 보건에 대한 리스크를 극복해야 하는 과제가 있다. EUV용 PR은 13.5 나노(1/14파장, 기존 193 나노) 모든 물질에 흡수가 되어 렌즈를 사용하지 못하고 반사경(60%반사)으로 한다. 물질 뿐만 아니라 장비도 개발이 필요하다.

일본 수출규제 1년 후 지금 결과를 보면 초기에 공급 불확실성 때문에 한국 반도체 산업에 큰 영향을 미칠 것으로 예상했으나 1년 후 반도체 핵심소재 수출 규제로 인하여 오히려 일본기업들이 큰 타격을 받았다고 일본 매스컴은 분석하고 있다.

전략적인 소재부품 장비국산화개발, 수입 다변화, 국내 설비 확충등 경쟁력 재고를 위해 100대 핵심 소부장(소재, 부품, 장비) 기술개발에 매년 1조를 집중 투자하고 있다.

문제는 반도체 제조공정에 사용되는 핵심 소재들이 여전히 일본 의존도가 높다는 것이다. 포토 레지스트 92%, 에칭가스 44% (고순도100%), 플루오린 폴리이미드 94%가 일본 의존도로 매우 높다. 이는 반도체 핵심 소재 수출 규제품은 일본 독점하는 소재라고 보면 된다.

한국이나 일본 기업들이 상방의 피해가 점점 커지고 있다. 양국가의 경제적인 관점에선 피해가 점점 더 커지고 있으나 정치적으로 경제보복 차원에서 일어난 일이기 때문에 자존심이 걸려서 단기적으로 해결되기가 어렵다. 양국 반도체 엔지니어들도 방일, 방한 감정도 점점 커지고 있다.

일본이 경제보복을 주기 위한 반도체 수출 규제는 일본의 실수로 평가 하고 싶다. 왜냐하면 한국은 멀쩡하기 때문이다. 일본 소재 기업체는 자국의 수출 규제를 피하기 위해 일본기업들이 한국 현지에 생산체제를 갖추거나 기존에 한국에 있는 일본 업체들은 생산을 증설한다든지 반도체 소부장 품목을 새롭게 추가하여 생산체제를 갖추어 한국 반도체 시장을 놓치지 않으려는 움직임이 활발하다. 칸토텐카(천안), TOK(송도), 다이요홀딩스(코딩제, 충남당진), 아데카(ADEKA KOREA 천안), 토소(청주 오창), 히디치(CMP 슬러리), JSR(청주 오창) 등에 활발이 민간 기업간에 이루어지고 있다.

민간 일본기업은 한국 고객들을 놓치지 않기 위해 노력한 것이 보인다.

일본 수입의존도를 줄이기 위해서는 장기적인 계획을 가지고 긴호흡의 시간이 필요하다고 본다.

한국이 메모리 반도체가 세계 시장의 73%을 차지하고 있기 때문에 한국 반도체 제품이 중단되면 일본도 전자 산업에 타격을 주게 되어 일본 경제에 막대한 영향을 받게 된다. 특히 소니 나 닌테토 같은 회사는 회사의 사활이 걸려있다고 본다. 소니의 이미지센서를 한국으로부터 전량 반도체 칩을 공급받아 핸드폰 사업에 확장하고 있다.

반도체는 한일간의 가치사슬이 되어있어 독자 생존은 불가능하다.

하이닉스나 삼성반도체가 반도체 생산을 중단하여 일본에 공급하지 못하면 일본 경제가 마비가 될 뿐만 아니라 일본 반도체 소재 기업들이 당장 급하게 되었다. 이는 자사 제품들이 판로가 막힌 것이다. 자사 제품의 판로가 막힌 이들 기업들이 수출은 못하게 되면 한국에서 직접 생산하는 방향을 잡고 있다. 이는 가장 큰 한국 고객을 잃고 싶지 않은 절박함이 있다. 한일간 반도체 산업은 수평적 상호 의존도 관계에 있다.

우리도 일본산 반도체 소재를 완벽히 해결된 것은 아니다. 그래서 일본을 배제하고 반도체 산업을 말할 수가 없다. 소재는 가능하더라도 더 큰 문제는 부품이나 장비는 장기간의 개발이 필요하기 때문이다. 일본의 영향권을 벗어나기 힘들다. 만약 반도체 사용되는 부품이나 장비를 수출 규제로 하게 되면 한국에는 지금보다 더 큰 영향과 민감한 사안이 될 것이다. 미.중.한.일 간의 정치적 배경이 요동치고 있는 이때에 정부의 노력이 더욱더 진중해야 한다고 생각한다.

정부는 이밖에 반도체 소부장중에 대해 일본 의존도가 높은 100대 품목을 정하고 탈 일본화에 가속화하고 있다. 정부와 기업이 원팀으로 이루어진 결과이다. 미래산업에 대한 먹거리를 제공하는 기회이다. 고성능 소재를 저비용으로 제품을 생산해야 하는 모순된 반도체 산업의 특성이다.

반도체 국산화 장비와 부품(국산화율 15%) 그리고 소재(국산화율 50%)로 반도체 칩을 생산할 수 있도록 장기적인 숙제를 안고 반도체 제조회사나 협력회사 그리고 정부가 원팀으로 반도체 산업을 리딩해야 한다. 이를 장기적인 관점에서 해결하지 못하면 한국 반도체 산업은 언제든지 위기가 올 수가 있다. 초미세화 와 집적화가 될수록 리스크는 더 커져 갈 것이다. 빨리 가려면 혼자 가고, 멀리 가려면 함께 가라’라는 말이 있다.

우리나라 반도체 산업이 단기간에 급성장했고, 그 덕분에 우리나라의 핵심 산업 중 하나가 되었다. 하지만, 우리나라의 반도체 산업이 또 하나의 위기를 맞고 있다. 이러한 위기를 극복하기 위해서 이제는 몇몇 대기업만 잘해서 되지 않고, 협력 업체를 포함한 관련 업체들이 하나의 생태계를 이루면서 다 같이 성장해야 할 것이다. 이렇게 산업 생태계 전반이 다 같이 성장 발전하는 것이 앞으로의 큰 숙제인 것 같다.

해외 의존도가 높은 반도체 산업은 진즉부터 예견된 일이였다. 현재 반도체 제조 산업에 사용되고 있는 부가가치가 높은 소재나 장비들은 대부분 외국 업체에 의존하고 있는 실정이다. 이번에 일본에서 반도체 소재를 가지고 수출 규제를 해서 압박하고 있지만 사실은 더 심각하는 것은 반도체를 제조하는 장비및 부품들 이다. 언제 또 제2의 이런 상황이 재현될지 모른다.

이번 일로 감정적으로 흥분하기보다는 빠른 속도의 기술변화에 집중해서 미래변화를 예견하고 극복하는 기회로 삼아야 한다. 반도체 기술이 직접화되고 고도화될수록 이런 일은 계속 안 일어나리라고 보장할 수가 없다.

이제 반도체 국산화하는 장비회사와 소재를 국산화로 생산하는 회사에 대대적인 투자를 하고 동반 성장하는 길을 모색해야 한다. 협력기업이 개발한 원천 기술을 철저하게 보호를 받아야 한다. 그래야 협력기업들이 창의적으로 반도체 장비나 소재를 개발하게 된다. 걱정보다는 절호의 기회로 삼아야 한다고 생각한다.

사실은 반도체를 리딩하는 업체들은 이런 위기 상황을 예견하고 일부 미리 준비하고 대비한 결과로 큰 고비를 넘긴 것이다. 우리나라는 손기술이 좋고 머리가 우수하기 때문에 모든 제품에 국산화 및 다변화가 가능하다고 생각한다. 협력기업인 소재개발 업체나 장비 업체에 투자하고 보호하여 성장할 수 있도록 해 주는 것이 중요해 보인다.

다만 국산으로만 한계가 분명히 있다. 국내 협력업체는 생산 용량이 부족하여 장기적으로는 어려움이 있다고 보고 필수적으로 다변화가 요구된다. 이는 급변하는 상황에 대비책이기도 한다. 이번 기회에 반도체 산업에 전반적으로 뒤돌아보고 협력기업 육성을 통한 국산화를 착실하게 준비해야 앞으로 기술 집적화되어 가는 반도체 산업에 살아남을 수가 있다고 본다.

중요한 것은 기술극복입니다. 급속하게 변하는 기술을 어떻게 선점하면서 리딩할것인가 중요하다. 그리고 기술변화에 따른 공정 개발, 새로운 소재, 새로운 장비, 미세한 소자를 측정할 수 있는 측정 장치등 늘 불가능한 영역에 직면하게 된다. 반도체는 한 회사가 잘해서 될 것이 아니다. 소재 담당회사는 새로운 요구되는 소재를 개발하여 재공 하여야 하고 새로운 하이텍 기술을 소화할 수 있는 장비를 개발해야 하는 장비회사가 필요하고, 형용할 수 없는 집적도 높은 설계를 해야 하는 설계 회사가 필요하다. 그런 각 분야 기업체들이 협력이 이루어질 때 반도체 산업은 내일을 기약할 수 있다. 늘 이런 고민 속에서 암벽처럼 거대한 과제가 늘 힘들게 하는 것이 반도체의 숙명이다. 이는 반도체 엔지니어들의 모든 숙제이고 사명일 것이다. 앞으로 이런 유사한 사태가 소재나 장비에서 일어날 가능성이 매우 많다. 비단 일본 뿐만 아니라 대외 변화하는 환경에 대비해야 한다. 반도체 소재 나 장비 등 협력기업을 육성해야 하고 그들이 보유한 기술을 보호해주고 평가해 주어야 한다. 그리고 협력회사가 성장해야 대기업도 살아 갈수 있다는 상생의 길을 모색해야 한다. 정부는 미래 반도체 산업에 대한 로드맵이 세워졌으니 착실하게 이끌고 투자해야 한다. 그리고 차세대의 4차 산업의 근간인 반도체 산업을 이끌 인력양성에도 적극적으로 지원해야 한다. 우리나라는 잘 할 수 있다는 자존감을 가지고 있다.